| 研究課題/領域番号 |
21K03638
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17010:宇宙惑星科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
倉本 圭 北海道大学, 理学研究院, 教授 (50311519)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 原始地球大気 / 水素 / メタン / 水 / 流体力学的散逸 / 大気光化学 / 有機物 / 大気進化 / 初期地球 / 還元型原始大気 / 大気散逸 / 光化学 / 進化 / 酸化 / 炭化水素 / 重合 / 原始大気 / 原始海洋 / マグマオーシャン / アンモニア / 化学進化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球材料物質組成の宇宙化学的制約と、厳密な大気散逸モデル計算から予想される、還元的な化学組成を持つ原始地球大気の質量、組成、熱構造とそれらの進化を明らかにする。多成分大気の流体力学的散逸過程をシミュレートし、後期隕石重爆撃による物質フラックスやマントルからの脱ガスを加味しつつ、大気進化経路を推定する。大気進化過程における高分子有機物の光化学生成量を求め、生命前駆有機物質の生成場としての還元的原始地球大気の役割を評価する。さらに、系外惑星観測の進展をにらみ、新しい原始大気の構造・進化の理論を系外惑星に適用し、これらの天体の特徴付け観測の予測を行って、将来の検証に役立てる。
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| 研究成果の概要 |
地球材料物質の中で最も酸化的な炭素質隕石様組成の物質からも水素が高収率で熱放出されることを、炭素質小惑星リュウグウ試料の元素組成を用いた熱力学計算から明らかにした。水素に富む原始地球大気の形成は不可避だったと考えられる。太陽放射に駆動される水素の流体力学的散逸と大気光化学過程を丹念に数値シミュレートした。その結果、CH4やH2Oおよびそれらの光分解生成物の放射冷却によって、上空の昇温を要する水素流失が緩慢になること、CH4を起点に光化学生成される有機分子が、紫外線を遮蔽しH2Oの光分解を抑制して酸化剤となるO原子やOHラジカルの生産を妨げ、有機分子の高分子量化を自己促進することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は、長期持続する還元的原始大気において、大量の水溶性有機物と不溶性有機物凝縮相の生産が起き、生命誕生に至る化学進化の場を地球表層に全球規模でもたらした可能性を示唆している。これまでは、還元的な原始大気からは速やかに水素が流失してしまい、原始大気における有機分子の生成は起きても限定的とする考えが主流だった。本研究は、地球上での生命の起源という、一般市民の関心も惹きつける重要な未解決問題に対し、理論的裏付けをもった斬新な化学進化の場の描像を提供した。
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